2020年度

主催：広島県コンクリート診断士会
2020年度第１回定例会

コンクリートの初期ひび割れ抑制策

近未来コンクリート研究会 代表

十河 茂幸
そごうしげゆき1

初期ひび割れの発生機構と抑制対策➢ さまざまな要因で生じるひび割れ➢ ひび割れの発生メカニズムを理解➢ 予測できるひび割れの抑制対策➢ ひび割れ発生による影響を考える2

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2020年度

発生時期によるひび割れの分類➢ 供用中に生じるひび割れ
塩害、凍害、ＡＳＲなどが主要因
劣化 ⇒ ひび割れ発生➢ 施工時に生じる初期ひび割れ
乾燥収縮ひび割れ、温度ひび割れ
自己収縮も要因
ひび割れ発生 ⇒ 劣化？
3

まず、ひび割れ発生のメカニズムを理解➢ 初期ひび割れは収縮と拘束で発生➢ 外力によるひび割れ発生は設計で対応➢ 供用中のひび割れは劣化が主要因

42

2020年度➢ 供用中に生じるひび割れ～ 塩害と中性化などで鉄筋が腐食膨張 ～かぶり不足と中性化による剥落

劣化によるひび割れ発生

5

初期ひび割れの2つのパターン
力により生じるひび割れ

設計で想定するひび割れ

収縮を拘束して生じるひび割れ

初期ひび割れ乾燥収縮ひび割れ
温度ひび割れ632020年度

力によるひび割れの発生メカニズム7

初期収縮ひび割れの主要因
収縮（乾燥・温度収縮）

収縮ひび割れ乾燥収縮ひび割れ
温度ひび割れ拘束（既設部材・鉄筋等）

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2020年度

収縮を拘束された場合のひび割れ発生メカニズム• コンクリートは収縮する。
セメントの硬化収縮（自己収縮）
乾燥して収縮（乾燥収縮）
水和発熱が放熱して収縮（温度収縮）• 既設物などが収縮を拘束
拘束されると引張応力発生• 引張強度は極端に小さい⇒ ひび割れ発生

9自己収縮と乾燥収縮率の関係
経過時間
自己収縮（水和に伴って生じる収縮）
収
乾燥収縮

縮

脱枠後の長さ変化（乾燥に伴って生じる収縮）

型枠内

乾燥環境
［脱枠］

材齢7日程度では水和が完了していないため，脱枠あるいは水中養生終了後の長さ変化試験では，乾燥収縮と自己収縮の両方が測定値となる。

105

2020年度

コンクリートの収縮（土木学会コンクリート示方書設計編）＊長さ変化には自己収縮が含まれる
11

高強度コンクリートの自己収縮

126

2020年度

×10-4

自己収縮で乾燥収縮率（長さ変化率）に差

13

各種セメントを用いたモルタルの長さ変化率1472020年度

スランプが異なっても長さ変化は同等

単位水量が同等

15

乾燥収縮率 800マイクロ が目安✓ コンクリートの収縮ひずみの許容値・・・ 800μ✓ 乾燥環境による乾燥収縮ひずみ ・・・400μ✓ 収縮を拘束する構造物の拘束度 ・・・200μ➢ コンクリートの伸び能力（クリープを含む）・・・200μ⇒ 大きなひび割れは生じない基準値
168

2020年度

生コンの乾燥収縮率の分布

分布域：300〜1200μ、平均679μ、標準偏差143μ（特異な配合、A1129以外の方法を除外）
17

単位水量と乾燥収縮率の関係

収縮は、Wだけでは決まらない材料、配合を特定すると相関189

2020年度

レディーミクストコンクリートの単位水量（通常期）
平均値
範囲n=46019

レディーミクストコンクリートの単位水量(夏季）平均値
範囲n=4602010

2020年度

乾燥収縮の抑制対策➢ 単位水量の低減⇒ 良質の骨材の使用⇒ 良質の混和剤の使用⇒ 変動の少ない品質管理➢ 乾燥による逸散水の抑制⇒ 十分な湿潤養生⇒ ゆっくりと反応させる
21

内部湿度分布の推移（厚さ40cm）

・温度20℃
・湿度約70％の恒温室にて14ヶ月養生，以後室内放置

乾燥には時間が掛かる

22

112020年度

内部拘束による乾燥収縮ひび割れの発生概念

23

水和発熱による温度ひび割れ

24

12

2020年度

温度ひび割れの発生メカニズム• 水和熱で温度上昇• 次第に放熱して収縮• 既設物が収縮を拘束拘束されると引張応力発生• 引張強度は極端に小さい⇒ ひび割れ発生

25

コンクリート部材の温度上昇
断熱状態（Ｄ≒∞）D
測点

コンクリート部材の厚さより，内部の発熱状況は異なる

コ 70
ン
ク 60
リ｜ 50
ト
断 40
面
中 30
心の 20
温度 10

D=４mD=２m
D=１m
打ち込み時の温度(℃)
510

材

15齢 （日）2613

2020年度

断熱温度上昇曲線（セメント種類の影響）
70

早強
普通

断熱温度上昇量(℃）

6050

高炉Ｂ種

40

中庸熱

30

低熱

20

単位セメント量：350kg/m3
打設温度：20℃

1000246
材齢(日）

81027

断熱温度上昇曲線の一般式
Q (t)＝Q∞（１－exp（－ｒ・ｔ））
Q∞：断熱温度上昇量（℃）
ｒ ：断熱温度上昇速度
単位セメント量（kg/m3）

打込み温度（℃）

Q∞ｒ

普通ポルトランドセメント

56.3

1.37

中庸熱ポルトランドセメント

49.6

0.76

44.9

0.71

早強ポルトランドセメント

61.2

1.98

高炉セメントB種

57.4

0.93

低熱ポルトランドセメント

35020

2012年制定 土木学会コンクリート標準示方書［設計編］
28142020年度

収縮を減じるには、ＷとＣを削減✓ 乾燥収縮を減じるには ⇒ Ｗ低減✓ 自己収縮を減じるには ⇒ Ｃ低減✓ 温度応力を減じるには ⇒ Ｃ低減
コンクリートの自己矛盾⇒強度発現を求めるとひび割れが発生

29

配合要因とひび割れの関係
W/CW
C（％） （kg/m3） （kg/m3）
６５２５４５５３００
１６５４５３６７３５４７１

T∞（℃）
４４５１６２
７９

乾燥収縮

温度
収縮

自己収縮大↑
↓
小小↑
↓大小↑
↓大

流動性を高める ⇒ 絶対粗骨材容積を減じる⇒ 収縮因子が増大 ⇒ ひび割れ発生確率増大

3015

2020年度

計画段階と実施段階での相違
乾燥収縮ひび割れ、温度ひび割れの予測は可能な技術範囲
計画段階と実施段階の違いが制御を困難にしている
環境条件で異なる乾燥収縮
材料・配合・製造・施工条件で異なる収縮31

打込み温度と外気温の変化に注意ａ：秋→冬（冷え込む時期）
ｂ：通常期

温ａ
度
引張応
力外気温

ｂ
時 間打込み温度に注意
ａ

冷え込む時
期に注意

引張応力増大ｂ
ひび割れ発生圧縮
32

16

2020年度

脱型時に急に冷やさない！
コンクリート型枠

圧縮脱型

圧縮

温度分布

引張

引張外気温

引張応
力

養生は、水分と温度に注意！
33

温度ひび割れの抑制対策➢ 単位セメント量の低減⇒

単位水量の減じられる材料・配合➢ 低発熱セメントの使用➢ 温度上昇の抑制⇒

プレクーリング、夜間打設など➢ ゆっくりとした温度低下⇒

保温養生、長期間の型枠存置など

34

17

2020年度

温度ひび割れ抑制計画のフロー

35

ひび割れ抑制の施工面での対応➢ 温度ひび割れの対応⇒ 外気の影響から保護（シートの利用）➢ 事前の予測の範囲を認識⇒

施工管理の意識（計画との違いを把握）対策が困難な場合

１）誘発目地の利用
２）許容ひび割れ幅を明確にする
３）補修を前提とする3618

2020年度

ひび割れ誘発目地による対策

誘発目地の例

止水板
誘発目地の設置状況37

ひび割れ対策のまとめ➢ 単位水量をできる範囲で低減する（それにより単位セメント量が低減される）➢ 収縮の小さい生コンを選択（乾燥収縮率を確認）➢ 湿潤養生を十分に行う（冷水は禁物）➢ 外気の影響を小さくする➢ やむをえない場合は誘発目地を検討➢ 初期ひび割れが耐久性の及ぼす影響は不明➢ 補修の要否は、許容ひび割れ幅で判断する
3819